James Chadwick, kokonaisuudessaan Sir James Chadwick, (syntynyt 20. lokakuuta 1891, Manchester, Englanti – kuollut 24. heinäkuuta 1974, Cambridge, Cambridgeshire), englantilainen fyysikko, joka sai Nobelin fysiikkapalkinnon vuonna 1935 neutronin löytämisestä.
Chadwick on koulutettu Manchesterin yliopistossa, jossa hän työskenteli Ernest Rutherfordin johdolla ja sai maisterin tutkinnon vuonna 1913. Sitten hän opiskeli Hans Geigerin johdolla Berliinin Technische Hochschulessa. Ensimmäisen maailmansodan alkaessa hänet vangittiin Ruhlebenin siviilileiriin. Hän vietti koko sodan siellä, mutta pystyi kuitenkin suorittamaan tieteellistä työtä.
Sodan päätyttyä Chadwick palasi Englantiin opiskelemaan Rutherfordin johdolla Cambridgen yliopistossa. Hän sai tohtorin tutkinnon vuonna 1921, ja vuonna 1923 hänet nimitettiin Cavendishin laboratorion Cambridge-yliopiston apulaisjohtajaksi. Siellä hän ja Rutherford tutkivat alkuaineiden transmutaatiota pommittamalla niitä alfa-hiukkasilla ja tutkivat atomiytimen luonnetta tunnistamalla protoni, vetyatomin ydin, muiden atomien ytimien ainesosaksi.
Protonin löytämisen jälkeen fyysikot olivat olettaneet, että atomiytimessä oli todennäköisesti muita hiukkasia. Vetyä painavilla elementeillä oli suurempi atomimassa kuin niiden atomiluku (protonien lukumäärä). Ylimääräisten hiukkasten teoriat sisälsivät ylimääräisiä protoneja, joiden varauksen suojasi ytimen elektronit tai tuntematon neutraali hiukkanen. Vuonna 1932 ranskalaiset fyysikot Frédéric ja Irène Joliot-Curie pommittivat berylliumia alfa-hiukkasilla ja havaitsivat, että vapautui tuntematon säteily, joka puolestaan työnsi protoneja erilaisten aineiden ytimistä. Joliot-Curies oletti, että tämä säteily oli gammasäteilyä. Chadwick oli vakuuttunut siitä, että alfahiukkasilla ei ollut tarpeeksi energiaa tuottamaan niin voimakkaita gammasäteitä. Hän suoritti beryllium-pommituskokeet itse ja tulkitsi säteilyn koostuvan hiukkasista, joiden massa oli suunnilleen yhtä suuri kuin protonin, mutta ilman sähkövarausta – neutroneista. Tämä löytö tarjosi uuden työkalun atomihajoamisen indusoimiseksi, koska neutronit, jotka olivat sähköisesti varauksettomia, voisivat tunkeutua heijastamattomasti atomiatumiin ja johtivat uuteen atomiatumimalliin, joka koostuu protoneista ja neutroneista.
Vuonna 1935 Chadwick nimitettiin fysiikan puheenjohtajaksi Liverpoolin yliopistoon. Vuonna 1940 hän oli osa MAUD-komiteaa, jonka oli määrä arvioida atomipommin toteutettavuus. Komitea totesi vuonna 1941, että Otto Frischin ja Rudolf Peierlsin vuoden 1940 muistio oli oikea ja että tarvitaan vain noin 10 kilon (22 paunan) kriittinen massa uraani-235: tä. Chadwick sanoi myöhemmin ymmärtäneensä, ”että ydinpommi ei ollut vain mahdollista, se oli väistämätöntä. Minun täytyi sitten ottaa unilääkkeitä. Se oli ainoa lääke.” MAUD-valiokunnan tulokset vaikuttivat vaikuttavasti antaessaan sysäyksen amerikkalaiselle atomipommiohjelmalle. Hänestä tuli Manhattan-projektin Britannian valtuuskunnan päällikkö Los Alamosissa, New Mexico, USA, vuonna 1943, ja hän muodosti läheisen yhteyden päämiehensä, kenraali Leslie Groves.
Chadwick ritarittiin vuonna 1945. Hän palasi Britanniaan vuonna 1946 ja tuli Yhdistyneiden Kansakuntien atomienergiakomission brittiläiseksi tieteelliseksi neuvonantajaksi. Hänestä tuli Gonvillen ja Caius Collegen, Cambridge, päällikkö vuonna 1946, ja hän sai Royal Societyn Copley-mitalin vuonna 1950. Hän jäi eläkkeelle vuonna 1958.